科研为源,技术为本:江南管理院士工作站成功解析深圳赛格大厦振动原因

发布时间:2021-08-09

今年5月18日至5月20日,深圳华强北赛格大厦发生连续晃动事件,消息一时间传遍各大网络平台,很多相关视频也被发布到网上,引起了社会的广泛关注和讨论。深圳市住建部门组织有关结构工程、岩土工程、工程抗震方面的专家对赛格大厦进行沉降、倾斜和晃动等监测,并组织院士专家和权威技术团队对大厦结构安全和振动原因进行了论证分析。应深圳市相关主管部门的科研技术委托,江南管理积极参与了振动原因分析并提交了分析报告。经证实,江南管理院士工作站分析结果与主管部门公布的结论意见是基本吻合的。

双图.jpg       左:赛格大建筑外观   右:建筑标准层平面

赛格大厦位于深圳市交通干道深南中路与华强北路交汇处,总高355.8米(屋面高度约291.60m,桅杆约62.37m),总建筑层79层,地上75层,地下4层,总建筑面积达17万平方米,是世界最高的钢管混凝土结构大厦。建筑外观、标准层平面和楼顶桅杆如图所示。天线桅杆直径为1.3m。

6月1日,江南管理接受深圳市相关主管部门的科研技术委托,针对此次深圳赛格大厦振动事件原因进行研究分析。江南研究院联合江南管理院士工作站——田村幸雄院士科研团队,结合媒体相关报道、当地气象资料和大厦本身结构数据,认为振动可能与结构风环境有关,并运用风工程理论进行了深入分析研讨,充分发挥江南管理院士工作站在建筑结构抗风领域的科研优势。

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江南管理院士工作站院士 田村幸雄

江南管理院士工作站成立于2020年,驻站院士为中国工程院外籍院士、日本工程院院士、欧洲科学院院士——田村幸雄。田村院士长期致力于结构风工程研究,是建筑结构抗风领域的国际著名专家,为实现合理的建筑结构抗风设计做出了创造性贡献。

6月间,江南研究院和院士工作站科研团队通过积极开展资料收集、数据研判、理论分析、数值仿真分析等一系列科研工作,对本次事件的成因大致形成统一的意见,并向深圳市相关主管部门正式提交了《对深圳赛格大厦振动事件的初步分析》和《超高层建筑安全问题探讨——以赛格大厦为例》两份研究分析报告,得到了深圳市相关主管部门的肯定。

双图2.jpg      左:顶部桅杆平面图   右:顶部桅杆有限元模型

根据江南管理院士工作站科研团队的研究分析报告:风引起的结构振动形式主要为随机抖振和涡激振动。结合当地气象资料分析,判断赛格大厦有感振动与随机抖振无关;同样,依据风工程理论可知,发生涡激共振的判别条件为旋涡脱落频率与结构振动频率相同,据此计算表明,赛格大厦本次发生有感振动时的风速远小于涡激共振临界风速,因此可排除该大厦主体振动为涡激共振。据新闻及自媒体报道述及,赛格大厦顶部天线发生了显著振动。天线的横风向涡振大于抖振,因此只分析天线发生涡振的可能性,分析表明在当时的风速条件下,天线具有发生涡激振动的可能。利用中国规范规定的谐波分析法确定天线所受涡激共振力,并将该涡激共振力施加到主体结构的有限元模型上计算主体结构的振动位移及加速度,进行了初步定量分析。综合上述:经概念分析及赛格大厦主体结构振动初步定量分析可知,在风荷载作用下,大厦顶部天线涡激共振是导致下部主体结构发生有感振动最为可能的原因。

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左:顶部天线前6阶模态   右:赛格大厦主结构振型图

7月15日,据新华社报道,深圳赛格大厦振动原因查明,专家组通过对风致振动与结构累积损伤的重点分析,认为桅杆风致涡激共振和大厦及桅杆动力特性改变的耦合,造成了赛格大厦的有感振动。

因此,江南管理院士工作站科研团队的分析结果与深圳专家组的结论意见是基本吻合的。江南管理院士工作站科研团队圆满完成了深圳市相关主管部门委托的重要科研技术任务。

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江南管理始终以引领工程咨询行业未来发展为目标,矢志成为中国工程咨询行业的领跑者。因此,公司积极推动高层次产学研合作,建立了院士工作站和博士后工作站,与田村幸雄院士团队、重庆大学土木工程学院共同着眼于工程咨询未来高端发展趋势,联合开展关键技术研究和难题攻关,培养行业高端人才,打造工程咨询前沿知识产权体系,并切实推动科技成果转化与应用。